颜学海 吴红梅 郝丽宁 马艳玮 杨春林 魏应海
(1.乐山市种子管理站 四川乐山 614000;2.乐山市社会福利院 四川乐山 614000;3.乐山市植保植检站 四川乐山 614000;4.乐山市农业科学研究院 四川乐山 614000)
水稻是四川省的主要粮食作物,2019年播种面积达187万hm2,占全国水稻播种面积的6.3%。杂交水稻制种是四川农业的优势产业之一,20多年来,以杂交水稻制种为代表的“川种”优势享誉全国[1]。为及时掌握审定品种的主要特点和农艺性状的变化趋势,邓元宝等[2]分析了2010-2015年四川审定适宜平坝丘陵区杂交水稻品种,何芳[3]等对四川省“十二五”期间审定的水稻品种的特点进行了分析。本研究进一步分析了“十三五”期间四川省审定的水稻品种基本情况和主要性状,旨在及时了解掌握四川省新育成水稻品种的性状变化,找出其中存在的问题,以期为下一步四川省水稻育种的主攻方向提供参考依据。
本研究主要对四川省“十三五”(2016-2020年)期间审定的杂交水稻品种的亲本情况、生育期、产量、品种和抗性等性状进行分析,数据来源于四川省品种审定委员会的审定公告、中国种业大数据平台(http://202.127.42.47:6010/SDSite/Home/Index)和国家水稻数据中心(https://www.ricedata.cn/)。糙米率、整精米率、垩白度、胶稠度和直链淀粉含量等稻米品质指标分级参照农业行业标准《食用稻品种品质》(NY/T 593-2013);垩白粒率指标分级参照国家标准《优质稻谷》(GB/T 17891-1999);品种的抗性、米质皆以品种审定公告结果为准。数据用Excel软件进行统计分析。
2.1.1 审定数量“十三五”期间通过四川省审定的水稻品种共有131个,2016-2020年每年依次审定9个、11个、21个、27个、63个,平均每年审定26.2个,审定品种数量呈逐年上升趋势,特别是2020年审定数量达63个,占比达到48.09%(图1)。
2.1.2 育种主体水稻育种的主体一般为科研教学及推广单位(以下简称“科研院所”)、种业企业、科企联合育种和个人选育等[4]。“十三五”期间通过四川审定的水稻品种中,单由科研院所选育的有48个,占比36.64%;由科企联合选育的有67个,占比51.15%;单由种业企业选育的有16个,占12.21%(图1)。可以看出,“十三五”期间通过四川审定的水稻品种主要由科研院所和科企联合选育,从整体趋势来看,科企联合选育品种占据优势。
图1 “十三五”期间通过四川省审定的水稻品种数量和育种单位情况
2.1.3 品种类型“十三五”期间通过四川省审定的131个水稻品种中,中籼水稻品种有128个,占97.71%,以中籼杂交稻为主,其中中籼三系杂交稻和两系杂交稻品种数分别为124个和2个,分别占94.66%和1.53%,中籼常规稻品种仅2个,占1.53%;粳型水稻品种仅3个,且均为粳型常规稻品种,占2.29%。结合熟期进一步划分中籼品种可以得出,迟熟中籼品种有85个,占64.89%;中熟中籼品种有29个,占22.14%;早熟中籼品种有14个,占10.69%。
2.2.1 不育系“十三五”期间通过四川省审定的126个杂交水稻品种中,参与审定的不育系有79个,三系不育系有77个,两系不育系仅有泸56S、益8S。其中,蓉18A选配11个品种,川106A和川绿389A各选配5个品种,千乡955A、野香A和宜香1A各选配4个品种,川农6A、广8A和乐3A各选配3个品种,有11个不育系组配品种各2个,仅有1个品种审定的不育系有56个,占总数的70.89%。因此,“十三五”期间四川省三系不育系的选育工作发展良好,有强优势不育系蓉18A,也有后续新开发的不育系如审定1个品种的雅7A等,分布较为合理。为进一步明确这些不育系的遗传背景,将审定组合数目排前的蓉18A、川106A、川绿389A、千乡955A、野香A和宜香1A等6个不育系的系谱图绘出并分析,可以看出不育系的不育胞质来源较为广泛,但在这6个优势不育系中,有Ⅱ-32B血缘的就有5个,说明不育系的血缘关系太近,这将不利于组配品种时杂种优势的产生。
2.2.2 恢复系“十三五”期间通过四川省审定的126个杂交水稻品种中,参与审定的恢复系有98个,其中,成恢727选配13个品种,占13.27%,表现出强优势恢复系,绵恢6139选配3个品种,有14个恢复系各参与选配2个品种,仅有1个品种选配审定的恢复系有82个,占总数的83.67%。可以看出,四川省的恢复系数量较多,但是缺乏强优势的恢复系。为进一步明确这些恢复系的遗传背景,通过国家水稻数据中心查阅审定组合数目在2个及以上的恢复系,选取成恢727、成恢3203、川恢907、达恢3663、德恢6099、蜀恢5183、雅恢2115、雅恢2816和粤禾丝苗等9个恢复系进行分析,可以看出这9个恢复系中就有6个含有明恢63的血缘,说明恢复系选育的血缘关系较近,遗传背景同质化严重。
“十三五”期间通过四川省审定的杂交水稻品种产量情况见图2。其中,区域试验平均产量介于561.32~589.20 kg/亩之间,增幅在5.64%~6.89%之间;生产试验平均产量介于556.04~586.21 kg/亩之间,增幅在4.71%~7.45%之间。区域试验与生产试验平均产量介于568.59~587.71 kg/亩之间,增幅在5.17%~7.08%之间。可以看出,“十三五”期间通过四川省审定的杂交水稻品种产量变化幅度较小,总体上比较平稳。其中2020年产量达到一个高峰值,区域试验平均产量达到589.20 kg/亩,生产试验平均产量达到586.21 kg/亩。以350~450 kg/亩、450~550 kg/亩、550~650 kg/亩为划分依据,将550~650 kg/亩的组合定为高产组合[2,5]。按照这种分类标准,“十三五”期间通过四川省审定的杂交水稻品种无论是区域试验,或者是生产试验的产量平均值均达到高产组合。以区域试验与生产试验平均产量代表品种产量作进一步分析,可以得出“十三五”期间通过四川省审定的126个杂交水稻品种中,有114个属于高产组合,占90.48%,其中产量在600 kg/亩以上的有12个品种;中产组合有12个品种,占9.52%。
图2 “十三五”期间通过四川省审定的水稻品种年度间产量变化
2.4.1 稻瘟病抗性由表1可知,在稻瘟病抗性方面,由于四川省实行水稻品种稻瘟病抗性一票否决制,目前审定的品种不存在高感组合。“十三五”期间通过四川省审定的131个水稻品种主要表现为“中感”和“感”2个等级,其中,中感稻瘟病品种有56个,占42.75%;感稻瘟病品种有75个,占57.25%。从年度间审定品种稻瘟病抗性占比来看,中感稻瘟病品种年度占比从2017年的18.18%开始逐年上升,到2020年上升到52.38%;感稻瘟病品种年度占比从2017年的81.82%开始逐年下降,到2020年下降到47.62%。可以看出,“十三五”期间通过四川省审定的水稻品种在稻瘟病抗性方面整体质量在不断提升,但整体抗性水平比较低,没有表现为中抗或者抗稻瘟病的品种。
2.4.2 抗倒性由表1可知,在抗倒性方面,“十三五”期间通过四川省审定的131个水稻品种中有26个品种在区域试验或者生产试验上表现倒伏,出现倒伏的品种个数占19.85%。倒伏点率介于10%~20%之间的有21个品种,占比16.03%;介于20%~30%之间的有4个品种,占比3.05%;大于30%的有1个品种(川绿优559,6个试点有2个点倒伏,倒伏点率33%),占比0.76%。2020年审定的63个品种中有19个品种出现了倒伏现象,占30.16%,说明四川省在今后品种审定上应加强抗倒伏能力的提高。
表1 “十三五”期间通过四川省审定的水稻品种抗性表现
2.5.1 优质米情况以审定公告为依据,米质达到国家《优质稻谷》或农业行业《食用稻品种品质》标准3级及以上的为优质米[2]。对“十三五”期间通过四川省审定的131个水稻品种品质统计分析(表2),优质米品种累计达到65个,占比49.62%。其中,3级米29个,占比22.14%;2级米31个,占比23.66%;1级米5个,占比3.82%。从年度间来看,3级以上优质品种在2016-2017年没有,从2018年开始呈现逐年上升趋势,年度占比从2018年的14.29%上升到2020年的73.02%;2级米以上的优质品种年度占比从2018年的14.29%上升到2020年的41.27%;到2020年通过四川审定达到1级米标准的品种有5个。
表2 “十三五”期间通过四川省审定的水稻品种米质等级
2.5.2 品质性状分析对“十三五”期间通过四川省审定的129个中籼水稻品种品质性状进行统计分析(垩白粒率指标有1个中籼水稻品种未查到),由表3可知,糙米率和胶稠度平均值分别为57.5%和76 mm,3级以上优质品种达标率均达到100%,糙米率变幅较小(在78.0%~82.9%之间),变异系数最小(1.14%),胶稠度变幅稍大 (56~90 mm),变异系数较小(9.31%),胶稠度1级达标率达到98.45%;整精米率和直链淀粉含量平均值分别为57.5%和18.1%,3级以上优质品种达标率均为79.84%,变幅较大(分别为19.8%~73.1%和13.0%~27.8%),变异系数居中(分别为17.69%和21.14%);垩白粒率和垩白度平均值分别为29%和4.5%,3级以上优质品种达标率分别为63.28%和70.54%,变幅较大(分别为2%~95%和0.2%~18.1%),变异系数较大(分别为77.69%和86.28%)。说明“十三五”期间通过四川省审定的中籼品种品质性状在糙米率和胶稠度 2项指标上占较大优势,整精米率和直链淀粉含量还有20.16%的等外率潜力可以发挥,垩白粒率和垩白度这2个性状是限制四川水稻品种品质达标的主要性状,具有较大的选择空间。
表3 “十三五”期间通过四川省审定的水稻品种优质达标率
(1)推进种业振兴,品种是核心和关键。2014年后,国家先后启用了品种审定的绿色通道和联合体试验渠道,品种试验的方式更加多元化,导致参加区试和通过审定的水稻品种数量激增,未来的水稻种子市场竞争将愈发激烈[6-7]。四川省是全国13个水稻主产区之一,也是国家级杂交水稻种子生产基地,更是水稻品种选育的强省。自1985年以来,四川省共审定水稻品种432个,其中“十二五”期间审定80个,“十三五”期间审定131个,较“十二五”期间增加了63.75%,达到一个高峰期。“十三五”期间四川省审定的水稻品种主要由科研院所和科企联合选育,以中籼三系杂交水稻品种为主。
(2)骨干亲本是指种植面积大、在育种中作为亲本利用的时间长、衍生的品种多和对现代品种的遗传改良贡献巨大的品种或亲本[7]。宜香1A、川香29A、蜀恢527和蜀恢498等骨干亲本在近几年四川省主推水稻品种中广泛使用[8-9]。“十三五”期间通过四川省审定的126个杂交水稻品种中,参与审定的不育系有79个、恢复系有98个,不育系和恢复系均较为丰富,表现出一定的多样性。蓉18A、川106A、川绿389A、千乡955A、野香A、宜香1A是使用最为广泛的不育系,成恢727、绵恢6139是使用最为广泛的恢复系。邓元宝等指出2010-2015年四川省审定的水稻品种中不育系川谷A、蓉18A、乐丰A、宜香1A和川香29A使用最为广泛,使用最为广泛的恢复系是成恢177、乐恢188和成恢727[2]。可以看出,不育系蓉18A、宜香1A、恢复系成恢727在“十二五”和“十三五”期间均表现出骨干亲本的优势。进一步遗传分析表明这些品种亲本血缘关系较近,遗传背景同质化严重,在今后的育种过程中仍然需要加大对亲本品系的搜集、创造力度,拓宽其遗传背景,选育出更多抗性优、配合力强、适应性广的品系[2]。
(3)如何提高水稻的产量水平和高产潜能是所有水稻育种者永恒的目标和研究重点[10]。“十三五”期间通过四川省审定的杂交水稻品种产量在550 kg/亩以上的高产组合占90.48%,产量在600 kg/亩以上的品种有12个,这与四川省2010-2015年审定通过品种中产组合占55.7%、高产组合占44.3%,高产组合达到600 kg/亩的仅1个的结果相比[2],在产量上明显上升了一个台阶。总体上与水稻的理论产量仍有很大差距,这说明四川省审定水稻品种在产量上还有很大的提升空间。
(4)在稻瘟病抗性上,“十三五”期间通过四川省审定的131个水稻品种主要表现为“中感”和“感”2个等级,稻瘟病抗性方面整体质量在不断提升,但整体抗性水平比较低,没有表现为“中抗”或者“抗”稻瘟病的品种。需要进一步加强抗性育种,组配出含有多个抗性基因、抗谱更广的组合。在抗倒性上,“十三五”期间通过四川省审定的131个水稻品种中有26个品种在区域试验或者生产试验上表现倒伏,2020年度审定的63个品种中有19个品种出现了倒伏,占30.16%,说明四川省在今后品种审定上应加强抗倒伏能力的提高。
(5)近年来,四川省在优质育种上取得了稳定的发展。“十五”(2001-2005年)审定了2个、“十一五”(2006-2010年)审定了3个、“十二五”审定了4个国标2级优米品种[3]。“十三五”审定的131个水稻品种中有65个达到优质米等级标准,占比49.62%,2级米以上的优质品种年度占比从2018年的14.29%上升到2020年的41.27%。与四川省2010-2015年内审定通过的品种中普通米占86.4%、优质米仅占13.6%[2]的结果相比,在米质上明显上升了一个台阶。进一步分析影响品质的相关指标发现,整精米率和直链淀粉含量还有20.16%的等外率潜力可以发挥,垩白粒率和垩白度这2个性状是限制四川水稻品种品质达标的主要性状,这与前人的研究结果一致[11-13]。
本研究对“十三五”期间四川省审定的131个水稻品种的基本情况和产量、抗性、米质等主要性状进行分析,结果表明,审定品种数量呈逐年上升趋势,以中籼水稻品种为主,占97.71%。品种主要由科研院所和科企联合选育。参与审定的不育系有79个、恢复系有98个,使用最广泛的不育系和恢复系分别是蓉18A和成恢727。亲本来源较为丰富,表现出一定的多样性,但血缘关系较近,遗传背景同质化严重。产量在550 kg/亩以上的高产组合占90.48%,在600 kg/亩以上的品种有12个。稻瘟病抗性上中感稻瘟病品种有56个,占42.75%;感稻瘟病品种有75个,占57.25%。抗倒性上有26个品种出现了倒伏,占比19.85%。3级及以上优质米品种累计达到 65个,占比49.62%,但2级及以上的优质品种仅占23.66%,垩白粒率和垩白度是限制四川水稻品种米质的主要性状。“十三五”期间四川省水稻品种呈现产量提升、抗性加强、米质变优的发展状况,但遗传背景同质化严重,距离集高产、稳产、优质、多抗育种目标还有很大差距,四川省水稻育种还有很大潜力可挖掘,育种工作任重而道远。